西安工大焊接冶金學(xué)基本原理-第2章焊接化學(xué)冶金

1、西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金焊接冶金學(xué)焊接冶金學(xué)-基本原理基本原理主講主講: : 張文興張文興西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金含義含義：在熔焊過(guò)程中，焊接區(qū)內(nèi)各種物質(zhì)之間在高溫下相互作用。作用作用：對(duì)焊縫金屬的成分、性能、缺陷和焊接工藝都有很大影響

2、。內(nèi)容內(nèi)容：研究在各種焊接工藝條件下，冶金反應(yīng)與焊縫金屬成分、性能之間的關(guān)系及變化規(guī)律。目的目的：合理選擇焊接材料，控制焊縫金屬成分和性能，設(shè)計(jì)創(chuàng)造新的焊接材料。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金本章內(nèi)容：本章內(nèi)容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的合金過(guò)渡焊縫金屬的合金過(guò)渡西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院Scho

3、ol of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)2.1.1焊條熔化及熔池形成焊條熔化及熔池形成2.1.2焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的保護(hù)焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的保護(hù)2.1.3 焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件2.1.4 焊接工藝條件與化學(xué)冶金反應(yīng)的關(guān)系焊接工藝條件與化學(xué)冶金反應(yīng)的關(guān)系西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金普通化學(xué)

4、冶金和焊接化學(xué)冶金過(guò)程對(duì)比：普通化學(xué)冶金和焊接化學(xué)冶金過(guò)程對(duì)比：普通化學(xué)冶金過(guò)程普通化學(xué)冶金過(guò)程 對(duì)金屬熔煉加工過(guò)程，在特定的熔爐中進(jìn)行。對(duì)金屬熔煉加工過(guò)程，在特定的熔爐中進(jìn)行。焊接化學(xué)冶金過(guò)程焊接化學(xué)冶金過(guò)程 金屬在焊接條件下，再熔煉的過(guò)程，焊接時(shí)焊縫相當(dāng)于熔爐。金屬在焊接條件下，再熔煉的過(guò)程，焊接時(shí)焊縫相當(dāng)于熔爐。二者共同點(diǎn)二者共同點(diǎn)：金屬冶煉加工。金屬冶煉加工。不同點(diǎn)：不同點(diǎn)：1 1）原材料不同）原材料不同 普冶材料：礦石、焦炭、廢鋼鐵普冶材料：礦石、焦炭、廢鋼鐵 焊接材料：焊條、焊絲、焊劑焊接材料：焊條、焊絲、焊劑2 2）目的不同）目的不同 普冶：提煉金屬；調(diào)整狀態(tài)普冶：提煉金屬；調(diào)整

5、狀態(tài) 焊冶：對(duì)金屬再熔煉，以滿足構(gòu)件性能焊冶：對(duì)金屬再熔煉，以滿足構(gòu)件性能焊接原理就是用基本理論焊接原理就是用基本理論 分析在焊接條件下的特點(diǎn)，分析在焊接條件下的特點(diǎn)，重點(diǎn)是不同之處。重點(diǎn)是不同之處。含義或形式不同在熔爐中進(jìn)行，量大焊縫相當(dāng)于熔爐，量小西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化

6、學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.12.1.1焊條熔化及熔池形成焊條熔化及熔池形成1 1、焊條的加熱及熔化、焊條的加熱及熔化（1 1）焊條的加熱）焊條的加熱 電阻熱：焊接電流通過(guò)焊芯時(shí)產(chǎn)生的電阻熱。（電阻熱：焊接電流通過(guò)焊芯時(shí)產(chǎn)生的電阻熱。（600600650650) ) 電弧熱：焊接電弧傳給焊條端部的熱量。（主要）電弧熱：焊接電弧傳給焊條端部的熱量。（主要） 化學(xué)反應(yīng)熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量（極少）化學(xué)反應(yīng)熱：藥皮部分化學(xué)物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)時(shí)產(chǎn)生的熱量（極少）

7、 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程的特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程的特點(diǎn)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（2 2） 焊條金屬的熔化速度焊條金屬的熔化速度 焊條金屬的平均熔化速度：焊條金屬的平均熔化速度： 單位時(shí)間內(nèi)熔化的焊芯質(zhì)量或長(zhǎng)度稱為單位時(shí)間內(nèi)熔化的焊芯質(zhì)量或長(zhǎng)度稱為,與焊接電流成正比與焊接電流成正比 MPGgItgM焊條金屬平均熔化速度（g/h)G 熔化的焊芯質(zhì)量（g） t 電弧燃燒的時(shí)間（h） I 焊接電流（A) P焊條的熔化系數(shù)g/(Ah)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工

8、業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 焊條金屬平均熔敷速度：焊條金屬平均熔敷速度： 單位時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入焊縫金屬的那一部分金屬的質(zhì)量稱單位時(shí)間內(nèi)真正進(jìn)入焊縫金屬的那一部分金屬的質(zhì)量稱DDHGgItgD焊條金屬的平均熔敷速度（g/h)GD熔敷到焊縫金屬中的金屬質(zhì)量（g）H焊條的平均熔敷系數(shù)（g/(Ah)）損失系數(shù)：損失系數(shù)： 損失的金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比，稱為損失的金屬質(zhì)量與熔化的焊芯質(zhì)量之比，稱為 = (G-G= (G-GD D)/G = (g)/G = (gM M-g-gD D)/g)

9、/gM M = 1-= 1-H H/P P H H = (1-) = (1-) P P西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金熔滴：熔滴：在電弧熱的作用下，焊條端部熔化形成的滴狀液態(tài)金屬。在電弧熱的作用下，焊條端部熔化形成的滴狀液態(tài)金屬。（3 3） 焊條金屬熔滴及過(guò)渡特性焊條金屬熔滴及過(guò)渡特性 a a）熔滴的過(guò)渡形式）熔滴的過(guò)渡形式短路過(guò)渡、顆粒過(guò)渡、附壁過(guò)渡。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Eng

10、ineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金短路過(guò)渡示意圖堿性焊條：短路過(guò)渡和大顆粒過(guò)渡；酸性焊條：細(xì)顆粒過(guò)渡和附壁過(guò)渡。 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金圖焊條端部熔滴質(zhì)量隨時(shí)間的變化圖焊條端部熔滴質(zhì)量隨時(shí)間的變化 (低氫堿性焊條，反接低氫堿性焊條，反接)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金b) 熔滴的比表面積和熔滴的比

11、表面積和 與周圍介質(zhì)相互作用時(shí)間與周圍介質(zhì)相互作用時(shí)間熔滴的比表面積熔滴的比表面積S S： 熔滴的表面積與其質(zhì)量之比，稱為熔滴的表面積與其質(zhì)量之比，稱為。 熔滴越細(xì)，比表面積越大熔滴越細(xì)，比表面積越大 I,R,S，利于冶金反應(yīng)進(jìn)行。，利于冶金反應(yīng)進(jìn)行。 大小大小 103104cm2/kg熔滴與周圍介質(zhì)的平均相互作用時(shí)間：熔滴與周圍介質(zhì)的平均相互作用時(shí)間：很短很短, 0.011.0s, 0.011.0s內(nèi)。內(nèi)。234343ggARSVRR比表面積小存在時(shí)間短西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章

12、 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 c）熔滴溫度）熔滴溫度 實(shí)測(cè)手工電弧焊碳鋼焊條實(shí)測(cè)手工電弧焊碳鋼焊條: 熔滴平均溫度：熔滴平均溫度： 1800-2400 熔渣平均溫度：熔渣平均溫度： 1600 熔池平均溫度：熔池平均溫度： 1770100 電流越大溫度越高，焊絲直徑越細(xì)溫度越高。電流越大溫度越高，焊絲直徑越細(xì)溫度越高。注：注：藥皮熔化后（熔渣）的向熔池過(guò)渡藥皮熔化后（熔渣）的向熔池過(guò)渡：以薄膜的形式包在熔滴外面或夾在熔滴內(nèi)同熔滴一起過(guò)渡。以薄膜的形式包在熔滴外面或夾在熔滴內(nèi)同熔滴一起過(guò)渡。直接從焊條端部流入熔池或以滴狀落入熔池。直接從焊條端部流入熔池或以滴狀落入熔池。溫度高西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安

13、工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 2 熔池的形成熔池的形成熔池：熔池：熔焊時(shí)，母材上由熔化的焊條金屬與局部熔化的母熔焊時(shí)，母材上由熔化的焊條金屬與局部熔化的母材所組成的具有一定材所組成的具有一定幾何形狀幾何形狀的液體金屬。的液體金屬。 就像鋼錠冶煉一樣，不過(guò)體積小。就像鋼錠冶煉一樣，不過(guò)體積小。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（1）熔池的形狀和尺寸）熔

14、池的形狀和尺寸熔池為半橢球，幾何尺寸：熔池為半橢球，幾何尺寸：Hmax(深度）深度）, Bmax（寬度）（寬度）, L（長(zhǎng)度）（長(zhǎng)度） I，Bmax (主要受主要受I控制控制) Hmax (不確定，不確定，TIG略有增大略有增大) ； U，Hmax (主要受主要受U控制控制) Bmax (不確定不確定) ； P P2 2比例系數(shù)，取決于焊接比例系數(shù)，取決于焊接 方法和電流方法和電流 2.4-5.52.4-5.5 I I焊接電流焊接電流 UU焊接電壓焊接電壓 該式適用于點(diǎn)狀熱源該式適用于點(diǎn)狀熱源 。比表面積：比表面積： 熔池熔池 (0.313)10cm2/kg 熔滴熔滴 103104cm2/kg

15、2LP IU西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（2）熔池的質(zhì)量和存在時(shí)間）熔池的質(zhì)量和存在時(shí)間 質(zhì)量質(zhì)量：手弧焊：手弧焊：0.616g，一般小于，一般小于5g 埋弧焊：最大埋弧焊：最大100g。 最大存在時(shí)間：最大存在時(shí)間：幾秒幾秒-幾十秒幾十秒 比熔滴長(zhǎng)。比熔滴長(zhǎng)。 tmax=L/v v：焊速：焊速 平均存在時(shí)間：平均存在時(shí)間： m mp p：熔池的質(zhì)量：熔池的質(zhì)量 ：熔池液態(tài)金屬的密度：熔池液態(tài)金屬的密度A Aw w：焊縫的橫截面積：焊縫的橫截面積pcpWmt

16、vA平均長(zhǎng)度西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 （3 3）熔池溫度）熔池溫度 熔池中部溫度最高，前部熔池中部溫度最高，前部/ /尾部低。尾部低。熔滴平均溫度：熔滴平均溫度： 1800-2400熔池平均溫度：熔池平均溫度： 1770100熔渣平均溫度：熔渣平均溫度： 1600西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（4 4）熔池運(yùn)動(dòng)狀態(tài)）熔池

17、運(yùn)動(dòng)狀態(tài)a a）液態(tài)金屬密度差引起自由對(duì)流運(yùn)動(dòng)）液態(tài)金屬密度差引起自由對(duì)流運(yùn)動(dòng)b b）表面張力差引起強(qiáng)迫對(duì)流運(yùn)動(dòng)）表面張力差引起強(qiáng)迫對(duì)流運(yùn)動(dòng)c c）熔池中各種機(jī)械力攪拌）熔池中各種機(jī)械力攪拌 對(duì)焊接質(zhì)量的影響對(duì)焊接質(zhì)量的影響 元素?cái)U(kuò)散元素?cái)U(kuò)散成分均勻化成分均勻化 熔渣運(yùn)動(dòng)熔渣運(yùn)動(dòng)反應(yīng)徹底反應(yīng)徹底 上浮上浮夾雜夾雜（熔渣密度?。ㄈ墼芏刃。?氣泡上浮氣泡上浮氣孔氣孔西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.22.1.2焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬的保護(hù)焊接過(guò)程中對(duì)熔融金屬

18、的保護(hù)1 1、保護(hù)的必要性及目的、保護(hù)的必要性及目的 現(xiàn)象：氧氮顯著提高現(xiàn)象：氧氮顯著提高 合金元素?zé)龘p合金元素?zé)龘p 電弧不穩(wěn)電弧不穩(wěn) 目的：減少和防止空氣（氧、氮）進(jìn)入焊接區(qū)，避免合金元目的：減少和防止空氣（氧、氮）進(jìn)入焊接區(qū)，避免合金元素?zé)龘p，素?zé)龘p，降低焊縫的性能；降低焊縫的性能；促進(jìn)電弧穩(wěn)定燃燒，促進(jìn)電弧穩(wěn)定燃燒，改善工藝性能改善工藝性能。光焊絲焊接塑韌性下降焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金首要任務(wù)首要任務(wù)工藝性下降西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、保護(hù)方式和

19、效果、保護(hù)方式和效果真空：電子束焊真空：電子束焊(小于小于0.0133Pa）氣體：氣體：TIG焊焊, CO2, MIG熔渣：埋弧焊，渣保護(hù)的焊條熔渣：埋弧焊，渣保護(hù)的焊條氣氣-渣：焊條電弧焊、藥芯焊渣：焊條電弧焊、藥芯焊自保護(hù)：焊絲含脫氧劑，脫氮?jiǎng)ǚ菣C(jī)械隔離空氣）自保護(hù)：焊絲含脫氧劑，脫氮?jiǎng)ǚ菣C(jī)械隔離空氣） 效果效果效果差無(wú)實(shí)用價(jià)值但可作為補(bǔ)充西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、焊條的組成（補(bǔ)充內(nèi)容）、焊條的組成（補(bǔ)充內(nèi)容）（1 1）焊芯）焊芯- -焊絲焊絲

20、 作用：導(dǎo)電、填充金屬。作用：導(dǎo)電、填充金屬。（2 2）藥皮）藥皮 作用：機(jī)械保護(hù)作用作用：機(jī)械保護(hù)作用 冶金處理作用冶金處理作用西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金藥皮組成藥皮組成穩(wěn)弧劑穩(wěn)弧劑: : 改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性（原材料為易改善引弧性能和提高電弧燃燒的穩(wěn)定性（原材料為易電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)）。電離或電離勢(shì)低的物質(zhì)）。 如：如：K K2 2COCO3 3、CaCOCaCO3 3大理石、長(zhǎng)石、鉀水玻璃等。大理石、長(zhǎng)石、鉀水玻璃等。造渣劑造渣劑:

21、: 造成具有一定造成具有一定物理性能、化學(xué)性能物理性能、化學(xué)性能的熔渣，起到保護(hù)的熔渣，起到保護(hù)作用和改善焊縫成型。作用和改善焊縫成型。 如：鈦鐵礦、金紅石、螢石如：鈦鐵礦、金紅石、螢石( (CaF2 ) )、長(zhǎng)石（硅酸鹽）等。、長(zhǎng)石（硅酸鹽）等。 造氣劑造氣劑: : 造氣保護(hù)。有機(jī)物、碳酸鹽。有機(jī)物如：木粉、淀粉、造氣保護(hù)。有機(jī)物、碳酸鹽。有機(jī)物如：木粉、淀粉、析出氣體析出氣體COCO2 2、H H2 2。碳酸鹽析出氣體。碳酸鹽析出氣體COCO2 2，高溫時(shí)產(chǎn)生，高溫時(shí)產(chǎn)生COCO。脫氧劑脫氧劑: : 降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。降低藥皮中或熔渣的氧化性和脫除金屬中的氧。 如：

22、鐵合金，錳鐵、鈦鐵、硅鐵等。如：鐵合金，錳鐵、鈦鐵、硅鐵等。合金劑合金劑: : 使焊縫補(bǔ)償燒損和獲得必要的合金成分。使焊縫補(bǔ)償燒損和獲得必要的合金成分。 如：如：FeFe合金、純金屬。合金、純金屬。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金粘結(jié)劑粘結(jié)劑:將涂料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)，如鈉水玻將涂料牢固的粘在焊芯上，參加冶金反應(yīng)，如鈉水玻璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。璃、鉀水玻璃與鈉水玻璃混合。增塑性增塑性:便于用機(jī)器壓制焊條，額外加入一些能改善涂料塑性便于用機(jī)器壓制

23、焊條，額外加入一些能改善涂料塑性或滑潤(rùn)性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等。或滑潤(rùn)性物質(zhì)。如云母、白泥、滑石等。藥皮組成總結(jié)：藥皮組成總結(jié)：一系列氧化物（一系列氧化物（Ti，F(xiàn)e，Mn、Si），碳酸鹽（），碳酸鹽（Ca，Na，K）、）、硅酸鹽（硅酸鹽（SiO2的復(fù)合化合物）、純的復(fù)合化合物）、純Me，有機(jī)物及，有機(jī)物及CaF2等。等。書(shū)書(shū)P83頁(yè)。頁(yè)。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.3 焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件焊接化學(xué)冶金反應(yīng)區(qū)及其反應(yīng)條件分區(qū)域連續(xù)進(jìn)行分

24、區(qū)域連續(xù)進(jìn)行 焊條電弧焊焊條電弧焊3個(gè)反應(yīng)區(qū)。個(gè)反應(yīng)區(qū)。YT西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金1、藥皮反應(yīng)區(qū)：、藥皮反應(yīng)區(qū)： 指焊條受熱后，直到焊條藥指焊條受熱后，直到焊條藥皮熔點(diǎn)前發(fā)生的一些反應(yīng)皮熔點(diǎn)前發(fā)生的一些反應(yīng)。溫度溫度：100-1200 （鋼）（鋼）反應(yīng)反應(yīng)：水分的蒸發(fā)、某些物：水分的蒸發(fā)、某些物質(zhì)的分解和鐵合金的氧化。質(zhì)的分解和鐵合金的氧化。氣保護(hù)及氣體氧化問(wèn)題。氣保護(hù)及氣體氧化問(wèn)題。 （先期脫氧）（先期脫氧）水分蒸發(fā)結(jié)晶水分解碳酸鹽分解鐵合金氧化西安

25、工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 熔滴反應(yīng)區(qū)熔滴反應(yīng)區(qū)熔滴形成、長(zhǎng)大、脫離焊條、過(guò)渡到熔池之前所發(fā)生的反應(yīng)。熔滴形成、長(zhǎng)大、脫離焊條、過(guò)渡到熔池之前所發(fā)生的反應(yīng)。特點(diǎn)特點(diǎn)：溫度高溫度高 1800180024002400，過(guò)熱度，過(guò)熱度300300900 900 與氣體、熔渣的接觸面積大與氣體、熔渣的接觸面積大。比表面積是煉鋼的。比表面積是煉鋼的10001000倍倍各相反應(yīng)時(shí)間短各相反應(yīng)時(shí)間短 末端停留末端停留0.010.010.1s 0.1s ，速度，速度2.52

26、.510m/s10m/s，弧柱區(qū)弧柱區(qū)0.00010.00010.001s0.001s熔渣和熔滴金屬發(fā)生強(qiáng)烈的混合熔渣和熔滴金屬發(fā)生強(qiáng)烈的混合。反應(yīng)最激烈，包括：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其反應(yīng)最激烈，包括：氣體的分解和溶解、金屬的蒸發(fā)、金屬及其合金成分的氧化與還原等。合金成分的氧化與還原等。 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3 熔池反應(yīng)區(qū)熔池反應(yīng)區(qū) 熔滴和熔渣進(jìn)入熔池，到金屬凝固形成焊縫熔滴和熔渣進(jìn)入熔池，到金屬凝固形成焊縫所發(fā)生的反應(yīng)。所發(fā)生的反應(yīng)

27、。物理特點(diǎn)（與熔滴反應(yīng)區(qū)相比）：物理特點(diǎn)（與熔滴反應(yīng)區(qū)相比）： 平均溫度低平均溫度低：1600-1900 （熔滴（熔滴1800180024002400） 比表面積小比表面積?。?130 cmcm2 2/kg/kg（熔滴（熔滴10103 3104 cmcm2 2/kg/kg） 反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)：3-8s3-8s（SMAWSMAW）（熔滴）（熔滴0.010.011.0s1.0s）化學(xué)特點(diǎn)：化學(xué)特點(diǎn)： 反應(yīng)物濃度與平衡濃度之差小；反應(yīng)物濃度與平衡濃度之差??； 反應(yīng)速度慢反應(yīng)速度慢 當(dāng)藥皮系數(shù)當(dāng)藥皮系數(shù)Kb比較大時(shí)，參與反應(yīng)比較大時(shí)，參與反應(yīng) 的熔渣數(shù)量比較多；（的熔渣數(shù)量比較多；（見(jiàn)下圖）見(jiàn)下圖

28、） 反應(yīng)物時(shí)不斷更新的。反應(yīng)物時(shí)不斷更新的。 反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡、焊縫成分穩(wěn)定反應(yīng)動(dòng)態(tài)平衡、焊縫成分穩(wěn)定 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金熔池溫度不均勻，前部有利于吸熱反應(yīng)、熔池溫度不均勻，前部有利于吸熱反應(yīng)、金屬熔化、吸氣；后部有利于放熱反應(yīng)、金屬熔化、吸氣；后部有利于放熱反應(yīng)、金屬凝固、排氣。另外，熔池金屬對(duì)流金屬凝固、排氣。另外，熔池金屬對(duì)流和攪拌運(yùn)動(dòng)，加速反應(yīng)，利于排氣排渣和攪拌運(yùn)動(dòng)，加速反應(yīng)，利于排氣排渣、熔池、熔滴對(duì)化學(xué)冶金反應(yīng)、熔池、熔滴對(duì)化學(xué)冶金反應(yīng)的

29、貢獻(xiàn)與的貢獻(xiàn)與Kb有關(guān)有關(guān)注意：焊接化學(xué)冶金不是間斷注意：焊接化學(xué)冶金不是間斷而是而是分區(qū)域連續(xù)進(jìn)行分區(qū)域連續(xù)進(jìn)行。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.1.4 焊接工藝條件與化學(xué)冶金反應(yīng)的關(guān)系焊接工藝條件與化學(xué)冶金反應(yīng)的關(guān)系1 1、熔合比的影響、熔合比的影響 熔合比：熔合比：焊縫金屬中，局部熔化的母材所占的比例。焊縫金屬中，局部熔化的母材所占的比例。 BABSSS 熔合比SB熔化母材的面積SA填充金屬的面積西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School o

30、f Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 C0 某元素在焊縫金屬中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。某元素在焊縫金屬中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 Cb 該元素在母材中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。該元素在母材中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 Ce 該元素在焊芯中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。該元素在焊芯中的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)。 熔合比熔合比0(1)beCCCCW 焊縫金屬中合金元素的實(shí)際濃度。焊縫金屬中合金元素的實(shí)際濃度。Cd 熔敷金屬中元素的實(shí)際質(zhì)量百分?jǐn)?shù)熔敷金屬中元素的實(shí)際質(zhì)量百分?jǐn)?shù)(1)wbdCCC焊縫金屬的合金元素濃度：焊縫金屬的合金元素濃度：焊縫金屬的合金元素實(shí)際濃度：焊縫金屬的合金元素實(shí)際濃度：西安

31、工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、熔滴過(guò)渡特性的影響（實(shí)質(zhì)是工藝參數(shù)）、熔滴過(guò)渡特性的影響（實(shí)質(zhì)是工藝參數(shù)）焊接電流焊接電流I I的變化的變化 冶金反應(yīng)不充分冶金反應(yīng)不充分It 滴焊接電弧電壓焊接電弧電壓U U的變化的變化 U U 弧長(zhǎng)弧長(zhǎng) t t滴滴 冶金反應(yīng)充分冶金反應(yīng)充分西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接

32、化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金內(nèi)容：內(nèi)容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的合金過(guò)渡焊縫金屬的合金過(guò)渡第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)

33、冶金2.2 氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用2.2.1 焊接區(qū)的氣體焊接區(qū)的氣體2.2.2 氮對(duì)金屬的作用氮對(duì)金屬的作用2.2.3 氫對(duì)金屬的作用氫對(duì)金屬的作用2.2.4 氧對(duì)金屬的作用氧對(duì)金屬的作用西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2 氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用2.2.1 焊接區(qū)的氣體焊接區(qū)的氣體 氣體的來(lái)源和產(chǎn)生氣體的來(lái)源和產(chǎn)生（1）氣體的來(lái)源）氣體的來(lái)源 焊接材料（主要），母材和環(huán)境氣氛。焊接材料（主要），母材和環(huán)境氣氛。（2）氣體的供給途徑）氣體

34、的供給途徑 主要由主要由直接輸入或侵入直接輸入或侵入的原始?xì)怏w，的原始?xì)怏w，物化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體物化反應(yīng)產(chǎn)生的氣體。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金a. 有機(jī)物的分解和燃燒有機(jī)物的分解和燃燒淀粉、纖維素和藻酸鹽淀粉、纖維素和藻酸鹽酸性焊條造氣劑和增塑劑酸性焊條造氣劑和增塑劑產(chǎn)物：產(chǎn)物：CO2,CO,H2及水氣及水氣220 -320 分解分解50%；800 完全分解。完全分解。纖維素焊條烘干溫度不超過(guò)150西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of

35、Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 b.碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解碳酸鹽和高價(jià)氧化物的分解 碳酸鹽：碳酸鹽：CaCO3、MgCO3、CaMg(CO3) 2作用：焊條造氣劑作用：焊條造氣劑分解：分解： CaCOCaCO3 3 分解分解545 545 ，劇烈，劇烈910910 MgCO MgCO3 3 分解分解325 325 ，劇烈，劇烈650 650 產(chǎn)物：產(chǎn)物：COCO2 2 氧化物氧化物焊條烘干多少度焊條烘干多少度? ?高價(jià)氧化物：高價(jià)氧化物：Fe2O3和和MnO2產(chǎn)物：產(chǎn)物：O2和低價(jià)氧化物和低價(jià)氧化物FeO和和MnOP

36、S:藥皮反應(yīng)區(qū)溫度藥皮反應(yīng)區(qū)溫度100-1200 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 c. 材料的蒸發(fā)及冶金反應(yīng)材料的蒸發(fā)及冶金反應(yīng) 吸附水，結(jié)晶水，金屬蒸氣，熔渣蒸氣，一些冶金反應(yīng)吸附水，結(jié)晶水，金屬蒸氣，熔渣蒸氣，一些冶金反應(yīng) d.直接輸入或侵入直接輸入或侵入 保護(hù)氣，周圍空氣中的保護(hù)氣，周圍空氣中的N2,O2,H2O，保護(hù)氣體中的，保護(hù)氣體中的N2,O2,H2O。（3）氣體的分解和電離）氣體的分解和電離 產(chǎn)物：產(chǎn)物：H,O,H2,O2（4）焊接區(qū)氣體的成份）

37、焊接區(qū)氣體的成份 由由N2, H2, O2，CO2, H2O,金屬和熔渣的蒸氣以及它們分解和電金屬和熔渣的蒸氣以及它們分解和電離的產(chǎn)物組成的混合物。紅色離的產(chǎn)物組成的混合物。紅色5種氣體對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響。種氣體對(duì)焊接質(zhì)量有重要影響。它們與金屬的作用分兩種類型：它們與金屬的作用分兩種類型： a.氣體在金屬中的溶解。氣體在金屬中的溶解。N2, H2, O2 b.與金屬化學(xué)反應(yīng)（特指氧化），與金屬化學(xué)反應(yīng)（特指氧化）， O2，CO2, H2O西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊

38、接化學(xué)冶金2.2.2 氮對(duì)金屬的作用氮對(duì)金屬的作用來(lái)源：來(lái)源：主要是焊接區(qū)周圍的空氣。主要是焊接區(qū)周圍的空氣。氮與金屬作用形式：氮與金屬作用形式： （1 1）不與氮發(fā)生作用的金屬，即不能熔解氮又不形成氮）不與氮發(fā)生作用的金屬，即不能熔解氮又不形成氮化物，可用化物，可用N N作為保護(hù)氣體，如作為保護(hù)氣體，如CuCu、NiNi等。等。 （2 2）與氮發(fā)生作用的金屬，即能溶解氮又能形成氮化物）與氮發(fā)生作用的金屬，即能溶解氮又能形成氮化物，這種情況下就要防止焊縫金屬的氮化，如，這種情況下就要防止焊縫金屬的氮化，如FeFe、TiTi等。等。西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Ma

39、terial and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 一個(gè)大氣壓分壓時(shí)溫度對(duì)一個(gè)大氣壓分壓時(shí)溫度對(duì)H和和N 在在Fe中的溶解度影響中的溶解度影響分析：電弧焊時(shí)含氮量遠(yuǎn)大于其溶解度的原因西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金1 1、氮在金屬中的溶解、氮在金屬中的溶解 （1 1）原子形式溶于液態(tài)金屬）原子形式溶于液態(tài)金屬 （平方根定律：（平方根定律： ） （2 2）以）以NONO形式溶入形式溶入（氧化氣氛條件下）（氧化氣氛

40、條件下） （3 3）以氮離子形式溶入）以氮離子形式溶入（電離）（電離）液態(tài)金屬中含氮量遠(yuǎn)高于溶解度的原因：液態(tài)金屬中含氮量遠(yuǎn)高于溶解度的原因： 過(guò)熱度大；受激條件下溶解速度大；過(guò)熱度大；受激條件下溶解速度大；N N3+3+在陰極溶入；在陰極溶入；NONO溶入溶入N22NNON+O西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響、氮對(duì)焊接質(zhì)量的影響 （1）氣孔）氣孔 （2）改變力學(xué)性能，強(qiáng)度升，塑性、韌性降。）改變力學(xué)性能，強(qiáng)度升，塑性、韌性降。 （3）時(shí)效

41、脆化）時(shí)效脆化（形成針狀（形成針狀Fe4N, 加加Ti、Al、Zr抑制或消除）抑制或消除）西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、影響焊縫含氮量的因素及控制措施、影響焊縫含氮量的因素及控制措施 （1）控氮主要途徑，加強(qiáng)保護(hù)，減少輸入）控氮主要途徑，加強(qiáng)保護(hù)，減少輸入（與脫氧的差異）（與脫氧的差異）。 如焊條：藥皮氣渣聯(lián)合保護(hù)如焊條：藥皮氣渣聯(lián)合保護(hù)選擇焊條；或采用保護(hù)效果更好的方法選擇焊條；或采用保護(hù)效果更好的方法 （2）焊接工藝參數(shù)的影響。）焊接工藝參數(shù)的影響。

42、如短弧焊（小電壓）、大電流，縮短熔滴存在時(shí)間；大直徑焊絲，熔如短弧焊（小電壓）、大電流，縮短熔滴存在時(shí)間；大直徑焊絲，熔滴半徑大溶氮量降低滴半徑大溶氮量降低 （3）合金元素的影響（圖）合金元素的影響（圖1-23，P37）焊接化學(xué)冶金效果降低熔滴溫度下降冶金效果變差西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2.3 氫對(duì)金屬的作用氫對(duì)金屬的作用1 1、氫在金屬中的溶解、氫在金屬中的溶解 （1）來(lái)源：焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯中水分，藥皮中有機(jī)）來(lái)源：焊條藥皮、焊劑、焊絲藥芯

43、中水分，藥皮中有機(jī)物、焊件表面雜質(zhì)（銹、油）、空氣中水分物、焊件表面雜質(zhì)（銹、油）、空氣中水分 第一類能形成穩(wěn)定氫化物金屬第一類能形成穩(wěn)定氫化物金屬 ，放熱反應(yīng)，低溫吸氫多。，放熱反應(yīng)，低溫吸氫多。 （ 如：如：Ti, Zr, V, Ta, Nb） 第二類不形成穩(wěn)定氫化物的金屬。溶解，吸熱反應(yīng)第二類不形成穩(wěn)定氫化物的金屬。溶解，吸熱反應(yīng) ，溫度升，溫度升高，溶解度增加。（如：高，溶解度增加。（如：Al, Fe, Cu, Ni, Cr，Mo） （2）溶解機(jī)構(gòu)）溶解機(jī)構(gòu)1).1).氫以原子形式溶入（一般）氫以原子形式溶入（一般） （平方根定律）（平方根定律）2).2).以以 溶入溶入 （熔渣）（熔

44、渣）3).3).以以 溶入溶入 （電弧）（電?。?OHH西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 2、焊縫金屬中的氫及其擴(kuò)散、焊縫金屬中的氫及

45、其擴(kuò)散（1）存在形式）存在形式 擴(kuò)散氫擴(kuò)散氫：氫以原子或質(zhì)子形式：氫以原子或質(zhì)子形式存在的并可在金屬晶格中自由存在的并可在金屬晶格中自由擴(kuò)散。（占擴(kuò)散。（占8到到9成）成） 殘余氫殘余氫：氫原子擴(kuò)散聚集：氫原子擴(kuò)散聚集陷阱陷阱（金屬的晶格缺陷，顯微裂紋（金屬的晶格缺陷，顯微裂紋和非金屬夾雜物的邊緣空隙）和非金屬夾雜物的邊緣空隙）中，結(jié)合成分子不能自由擴(kuò)散。中，結(jié)合成分子不能自由擴(kuò)散。 總含氫量總含氫量=擴(kuò)散氫殘余氫擴(kuò)散氫殘余氫西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（2

46、）接頭分布）接頭分布近縫區(qū)氫含量與冷裂紋產(chǎn)生有密切關(guān)系近縫區(qū)氫含量與冷裂紋產(chǎn)生有密切關(guān)系西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響、氫對(duì)焊接質(zhì)量的影響永久現(xiàn)象：氣孔、冷裂紋（不可消除）永久現(xiàn)象：氣孔、冷裂紋（不可消除） 暫態(tài)現(xiàn)象：脆化、白點(diǎn)（時(shí)效、熱處理可消除）暫態(tài)現(xiàn)象：脆化、白點(diǎn)（時(shí)效、熱處理可消除） 1)1)、氣孔氣孔2)2)、冷裂紋冷裂紋3)3)、氫脆氫脆 室溫時(shí)氫溶解在金屬晶格中，引起鋼的塑性室溫時(shí)氫溶解在金屬晶格中，引起鋼的塑性嚴(yán)重下降現(xiàn)象

47、嚴(yán)重下降現(xiàn)象4)4)、白點(diǎn)、白點(diǎn) 產(chǎn)生區(qū)域產(chǎn)生區(qū)域?西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 白點(diǎn)：肉眼可見(jiàn)，直徑白點(diǎn)：肉眼可見(jiàn)，直徑0.50.53mm3mm中心處有氣孔或小的夾渣，外中心處有氣孔或小的夾渣，外圍有脆性裂斷的痕跡。圍有脆性裂斷的痕跡。 產(chǎn)生時(shí)間：產(chǎn)生時(shí)間：白點(diǎn)是在塑性變形階段產(chǎn)生的。白點(diǎn)是在塑性變形階段產(chǎn)生的。 解釋解釋“誘捕理論誘捕理論”：焊縫中的氣孔及非金屬夾雜物邊緣的空隙：焊縫中的氣孔及非金屬夾雜物邊緣的空隙, ,好象好象“陷阱陷阱”一樣。捕捉氫原

48、子，并在其中結(jié)合成氫分子一樣。捕捉氫原子，并在其中結(jié)合成氫分子, ,在在拉伸試驗(yàn)中拉伸試驗(yàn)中“陷阱陷阱”中的氫分子被吸附。由于塑性變形新產(chǎn)生中的氫分子被吸附。由于塑性變形新產(chǎn)生的微裂紋表面上的微裂紋表面上, ,分解成原子氫，原子氫擴(kuò)散到微裂紋金屬晶分解成原子氫，原子氫擴(kuò)散到微裂紋金屬晶格內(nèi)格內(nèi), ,引起金屬脆化。引起金屬脆化。 消除措施消除措施：去氫處理：去氫處理西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金4、控制氫的措施、控制氫的措施（1）限制焊接材料的含氫量，）限制焊接

49、材料的含氫量，烘干烘干 （2）清理工件及焊絲上雜質(zhì)，）清理工件及焊絲上雜質(zhì)， 去銹、油污、吸附水分去銹、油污、吸附水分 （3）冶金處理）冶金處理 ，使氫生成不，使氫生成不 溶于液態(tài)金屬的氫化物。溶于液態(tài)金屬的氫化物。 如：如：HF, OH，稀土元素，稀土元素（4）焊后脫氫處理）焊后脫氫處理 ：3501h（5）調(diào)整焊接規(guī)范）調(diào)整焊接規(guī)范 （與氮類似，效果差）（與氮類似，效果差）西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.2.4 氧對(duì)金屬的作用氧對(duì)金屬的作用1、氧在金屬中的

50、溶解、氧在金屬中的溶解來(lái)源：來(lái)源：焊接材料、母材焊接材料、母材(形成氧化性氣體形成氧化性氣體O2、CO2、H2O)和空氣。和空氣。 對(duì)熔焊：對(duì)熔焊：氧與金屬作用不可避免，重要的是減少焊縫中氧氧與金屬作用不可避免，重要的是減少焊縫中氧含量，降低對(duì)接頭造成的危害。含量，降低對(duì)接頭造成的危害。存在形式：存在形式： 液態(tài)液態(tài)Fe：O和和FeO 固態(tài)固態(tài)Fe：氧化物：氧化物(FeO、SiO2、MnO、Al2O3) 和硅酸鹽和硅酸鹽(夾雜物夾雜物)，(無(wú)無(wú)O，室溫氧幾乎不溶解，室溫氧幾乎不溶解)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engi

51、neering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2 氧化性氣體對(duì)金屬的氧化氧化性氣體對(duì)金屬的氧化（1）氧化還原反應(yīng)判據(jù)）氧化還原反應(yīng)判據(jù) 氧化物分解壓氧化物分解壓氧化物分解達(dá)到平衡時(shí)氧的平衡分壓，稱氧化物分解達(dá)到平衡時(shí)氧的平衡分壓，稱為氧化物的分解壓。為氧化物的分解壓。 反應(yīng)系統(tǒng)中氧的分壓反應(yīng)系統(tǒng)中氧的分壓2oP)(2TfPo 22ooPP時(shí)，金屬被還原，反應(yīng)向右進(jìn)行； 22ooPP時(shí)，金屬被氧化，反應(yīng)向左進(jìn)行；系統(tǒng)：系統(tǒng)：液態(tài)液態(tài)FeFeOO2西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊

52、接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金（2）自由氧對(duì)金屬的氧化）自由氧對(duì)金屬的氧化 （包括對(duì)（包括對(duì)Fe,C,Mn,Si等）等） 對(duì)對(duì)C的氧化，生成的氧化，生成CO(焊接區(qū)氣體的冶金反應(yīng)來(lái)源焊接區(qū)氣體的冶金反應(yīng)來(lái)源)。（3）CO2對(duì)金屬的氧化對(duì)金屬的氧化 反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物，F(xiàn)eO、CO(焊接區(qū)氣體的冶金反應(yīng)來(lái)源焊接區(qū)氣體的冶金反應(yīng)來(lái)源) CO2焊焊只能防彈，不能防癢，低氫。只能防彈，不能防癢，低氫。（4）H2O氣對(duì)金屬的氧化氣對(duì)金屬的氧化 反應(yīng)產(chǎn)物，反應(yīng)產(chǎn)物，F(xiàn)eO,H2, 既增氫，又增氧。既增氫，又增氧。（5）混合氣體對(duì)金屬的氧化）混合氣體對(duì)金屬的氧化 2FeOCOFeCOFeOOFe22/122HFeO

53、FeOH西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3 氧對(duì)焊縫質(zhì)量的影響氧對(duì)焊縫質(zhì)量的影響（1）力學(xué)性能下降）力學(xué)性能下降（2）產(chǎn)生）產(chǎn)生CO氣孔，及飛濺氣孔，及飛濺（3）合金元素?zé)龘p）合金元素?zé)龘p（4）減少氫的危害）減少氫的危害4.4.防止措施防止措施 一防二脫一防二脫 西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金氣體氣體來(lái)源來(lái)源控制（有效）控制（有

54、效）N 大氣大氣1防防H有機(jī)物有機(jī)物水水吸附水吸附水 藥皮藥皮結(jié)晶水結(jié)晶水銹銹油油大氣大氣 藥皮、焊劑：吸附藥皮、焊劑：吸附(結(jié)晶結(jié)晶)水水1防防 母材、焊絲：銹、油母材、焊絲：銹、油 大氣大氣2脫脫（焊后脫氫處理：（焊后脫氫處理：3501h）3反應(yīng)（氧化：反應(yīng)（氧化：HF OH ）O有機(jī)物有機(jī)物CO2、H2O高鉀氧化物高鉀氧化物H2O 水水保護(hù)氣（保護(hù)氣（CO2保護(hù)焊）保護(hù)焊）大氣大氣1防防2脫脫水水 母材、焊絲母材、焊絲藥皮、藥皮、焊劑焊劑西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶

55、金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金內(nèi)容：內(nèi)容： 2.12.1焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn)焊接化學(xué)冶金過(guò)程特點(diǎn) 2.22.2氣相對(duì)金屬的作用氣相對(duì)金屬的作用 2.32.3熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用 2.42.4焊縫金屬的合金過(guò)渡焊縫金屬的合金過(guò)渡第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶

56、金2.3 熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用2.3.1 焊接熔渣及其性質(zhì)焊接熔渣及其性質(zhì)2.3.2 活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化活性熔渣對(duì)焊縫金屬的氧化2.3.3 焊縫金屬的脫氧焊縫金屬的脫氧2.3.4 焊縫金屬中硫和磷的危害及控制焊縫金屬中硫和磷的危害及控制西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金2.3 熔渣及其對(duì)金屬的作用熔渣及其對(duì)金屬的作用2.3.1 焊接熔渣及其性質(zhì)焊接熔渣及其性質(zhì)1、熔渣、熔渣：電焊條藥皮，焊劑溶化形成的金屬、非金屬氧化物及電焊條藥皮，焊劑溶

57、化形成的金屬、非金屬氧化物及其復(fù)合物等組成的非金屬物質(zhì)其復(fù)合物等組成的非金屬物質(zhì) 。2、熔渣的作用、熔渣的作用 （1 1）機(jī)械保護(hù)作用）機(jī)械保護(hù)作用 隔離氮氧隔離氮氧 （2 2）冶金處理作用）冶金處理作用 除害，合金化除害，合金化 （3 3）改善焊接工藝性能）改善焊接工藝性能 燃弧，脫渣，成形燃弧，脫渣，成形西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金 3 3、熔渣的成分和種類、熔渣的成分和種類 （1 1）熔渣成分：大體由氧化物、氯化物、氟化物、硅酸鹽類）熔渣成分：大體由氧

58、化物、氯化物、氟化物、硅酸鹽類組成，是多種化學(xué)組成的復(fù)雜體系。組成，是多種化學(xué)組成的復(fù)雜體系。 （2）熔渣分為）熔渣分為3類類 第一類第一類 鹽型鹽型 (氟化物、氯化物、無(wú)氧化合物氟化物、氯化物、無(wú)氧化合物) 第二類第二類 鹽鹽氧化物型氧化物型 (CaF2/CaO/Al2O3) 第三類第三類 氧化物型氧化物型 (CaO/TiO2/SiO2)西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金3、熔渣的結(jié)構(gòu)理論、熔渣的結(jié)構(gòu)理論22CaOSiOCaO SiOQ 液態(tài)熔渣的結(jié)構(gòu)有兩種理論

59、：液態(tài)熔渣的結(jié)構(gòu)有兩種理論： 分子理論和離子理論分子理論和離子理論（1 1）分子理論）分子理論 1).1).液態(tài)熔渣由化合物的分子組成的。自由氧化物及其復(fù)合液態(tài)熔渣由化合物的分子組成的。自由氧化物及其復(fù)合物的分子，氟化物，硫化物等。物的分子，氟化物，硫化物等。 2).2).氧化物及其復(fù)合物處于平衡狀態(tài)氧化物及其復(fù)合物處于平衡狀態(tài) )()()(22SiOCaOSiOCaOk當(dāng)當(dāng)Tk自由氧化物濃度自由氧化物濃度復(fù)合物濃度復(fù)合物濃度，表明熔渣活性，表明熔渣活性 Tk自由氧化物濃度自由氧化物濃度復(fù)合物濃度復(fù)合物濃度，表明熔渣活性，表明熔渣活性西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院西安工業(yè)大學(xué)材化學(xué)院School of

60、Material and Chemical Engineering第第2 2章章 焊接化學(xué)冶金焊接化學(xué)冶金()()FeOMnMnOFe() FeOOFeCO 分子理論可簡(jiǎn)明的定性解釋熔渣與金屬之間的冶金反應(yīng)分子理論可簡(jiǎn)明的定性解釋熔渣與金屬之間的冶金反應(yīng), ,但不能解釋一些重要現(xiàn)象，如導(dǎo)電性、電解等。但不能解釋一些重要現(xiàn)象，如導(dǎo)電性、電解等。3).3).只有自由氧化物才能與金屬作用只有自由氧化物才能與金屬作用4).4).各氧化物之間的化學(xué)親和力可近似用生成復(fù)合物時(shí)的各氧化物之間的化學(xué)親和力可近似用生成復(fù)合物時(shí)的熱效應(yīng)來(lái)衡量熱效應(yīng)來(lái)衡量卡590022SiOFeOSiOFeO卡28400)(222